從社會需求看基礎科學研究關鍵領域

數字革命引領未來技術發展

人類的發展離不開技術驅動，歷史上的若干次科技革命極大地促進了人類進步。20?世紀初，量子力學發展為人類理解世界帶來了變革性的突破，并催生了一批足以改變世界的新技術發展，如半導體技術等。21?世紀以來，隨著新一輪量子科學技術的迅猛發展，人類目前正處于新一代量子革命的轉折期，對量子疊加、量子糾纏、量子壓縮等量子現象開展基礎研究，將為量子計算機、量子傳感器、量子通訊、量子模擬和其他相關的量子技術發展打下基礎。量子計算是正在改變世界的計算能力的下一個前沿，作為一種有潛力的早期技術，其科學計算能力甚至可能遠遠超過百億億次計算機。實現量子計算機是一個復雜的機遇，面臨著巨大的挑戰。耶魯大學超導量子計算實驗室的?Devoret?和?Schoelkopf 認為量子計算發展需要跨越?7?個臺階，當前人類正處于第?3?到第?4?臺階的跨越之中，即量子糾錯和邏輯量子比特。而未來量子計算的跨越將愈發困難，在可預見的未來，量子計算的發展將長期是一種基礎研究。量子計算將進一步催生新的顛覆性技術，其強大的計算能力將帶動人工智能、大數據等數字領域或技術的發展，也必將深刻地改變科學與社會的發展?；A科學研究催生的數字革命，將改變人類的未來。

世界各國均部署了相關計劃推動量子技術的發展。英國已部署相關計劃來推動量子技術的應用研究。日本文部科學省基礎前沿研究會下屬的量子科技委員會提出日本未來在量子科學技術領域應該重點發展的方向，將量子科學技術視為日本“社會?5．0”計劃的關鍵技術和未來新的產業發展的源頭。歐盟在“地平線?2020”計劃中部署了三大旗艦計劃，其中之一為量子技術旗艦計劃。該計劃中期報告認為計劃應圍繞量子通信、量子計算、量子模擬和量子傳感／計量?4?個任務驅動型的研究和創新領域開展，并應將基礎科學作為共同的基礎。因擔憂美國在未來全球量子研發競爭中落后于中國、歐洲和加拿大等國家和地區，2018?年?12?月美國政府頒布《國家量子計劃法案》，提供協調一致的聯邦計劃，旨在加速美國量子科學研究與發展，促進美國經濟與國家安全。該法案中明確了美國國家標準與技術研究院、美國國家科學基金會和美國能源部在量子科學研發領域的主要任務。美國陸軍研究辦公室資助了量子計算技術相關研究，包括新興量子科學技術和交叉量子技術系統兩大方向。美國能源部已開始研討建立量子測試平臺推動量子計算發展。